目前全球塑料产量约为3.5亿吨/年;预计到2050年,石油产量将增长两倍,占全球石油消费量的20%。化学工业一直在开发各种回收机会,目标是最终实现可持续塑料消费的循环经济。塑料垃圾的机械回收是当今的主要回收方法。在机械回收中,聚合物不被分解,它保持完整,并被配制成生产低价值的塑料产品。
从长期来看,废塑料热裂解是实现废塑料完全循环经济的唯一手段。在热裂解过程中,塑料在无氧的高温下加热,将聚合物分解成较低分子量的产品,这些产品可以用作化工厂的原料和燃料,减少对原油的依赖。这一选择的一个主要挑战是热裂解工厂的资本成本和能源需求。独立的热解工厂将减少塑料垃圾的数量,但在减少净能源消耗或净碳排放方面存在困难。
另一个选项,有可能是更多的资本和能源效率是使用现有的延迟炼焦器处理重质原油混合塑料废物分数与炼油厂真空列残渣科克(VR)来创建一个feed,最大化收益的双重目的浪费塑料的原始原油和转换这可以减少原油的消耗。像聚丙烯(PP)这样的塑料可以在焦化装置中热解,以生产有用的碳氢化合物产品。焦化器还有一个额外的优点,那就是能够完全处理塑料垃圾中的金属含量。
为了评估VR和PP共混物对产品收率的影响,在模拟焦化操作条件下进行了实验室研究。
结果与讨论
为建立基线条件,将真空渣油VR和聚丙烯分别暴露在焦化条件下。试验在440 - 5000C的反应温度下进行(试验设备的皮肤温度为6700℃)。表1显示了VR的属性。
表2显示了分别处理VR和PP的产率分布。聚丙烯的产液率高,焦炭产率小,是热裂解回收的理想选择。
从概念上讲,人们认为将PP与VR混合可以减少焦炭的形成。为了测试这种可能性,测试了高达10% PP的混合物。这反映了延迟焦化的主要目的是处理重质原油馏分的选择。表3显示了三种不同混合物的产量。PP的加入提高了焦炭产率,即使整齐的PP产炭很少。这表明PP和VR之间存在化学相互作用,增加了结焦。
焦炭产率的提高和液产率的降低,将大大降低聚丙烯废渣回收用于炼焦的经济潜力。为了提高这些共混物的收率,测试了一种催化剂添加剂,以下称为“添加剂B”,以测量添加剂对提高收率的影响。表4显示了结果。
添加剂B的结果表明,在存在(表4),相比有显著改善的收益率分布的结果没有添加剂(表3)。同时,它相关的注意的是,90/10的混合虚拟现实:PP相比,降低了焦炭产量和增加液体产量VR独自处理150 ppm的添加剂B催化剂。
摘要和结论
延迟焦化器在适宜于塑料废弃物热解的温度和厌氧条件下运行。聚丙烯废渣与真空废渣混合时,废渣的加入有可能降低液收率,提高低值焦炭收率。催化剂添加剂的加入可显著提高VR/PP共混物的收率。